JP7378377B2 - 放射線分析装置およびダストモニタ装置 - Google Patents

Description

本願は、放射線分析装置およびダストモニタ装置に関するものである。

福島第一原子力発電所の事故により広大な領域に放射性物質が降り注いだ。降り注いだ代表的な放射性核種としてはセシウム１３７、セシウム１３４が挙げられるが、放射性ストロンチウムも一定量が放出され降り注いでおり、その中でもストロンチウム９０が被ばくの評価において特に重要な放射性核種となるが、大気中の放射性物質からストロンチウムを特定して測定することは実質上困難である。即ち、ストロンチウム９０はβ線のみを放出する核種であり核種ごとに固有のエネルギ値を有さないため、他のβ線放出核種から区別することが困難である。そのため、一般的にストロンチウム９０は、β線を放出する複数の放射性核種が混在した全β核種として観測されることが多い。このため、ストロンチウム９０は核種が特定できない由来不明なβ線放出核種として扱われることになり、放射性物質を管理する管理基準が厳しくなる。また、大気中のストロンチウムは呼吸による内部被ばくが想定され生物学的半減期が長いことを考えるとさらに管理基準は厳しくなる。このため、迅速にストロンチウムを特定して放射能を評価する必要がある。
既存のストロンチウムを評価する技術として、例えば以下に示すような、放射線分析装置としての放射性物質の測定装置が開示されている。

即ち、既存の放射性物質の測定装置は、β線計数率、γ線計数率、β線およびγ線の同時計数率から、全β線放出率を絶対測定する。測定装置は、γ線スペクトル情報からサムピーク法によりセシウム１３４の放射能を絶対測定し、求めたセシウム１３４の放射能とγ線検出器の感度曲線からセシウム１３７のγ線に対する感度を推定し、セシウム１３７の光電ピーク計数率から放射能を測定する。測定装置は、既に求めてあるセシウム１３４の放射能とセシウム１３７の放射能に対応するβ線検出率を求め、既に求めてある全β線放出率からセシウム１３４のβ線放出率とセシウム１３７のβ線放出率を引き算し、ストロンチウムのβ線放出率を求め放射能を測定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２１０３１７号公報

上記のような放射線分析装置としての既存の放射性物質の測定装置は、セシウム１３７はβ線とγ線の放出が同期しなく、セシウム１３４のβ線とγ線の放出が同期するという差異を利用して、β線検出器とγ線検出器の各出力に加えて両検出器の同時計測出力を測定している。そして、セシウム１３７とセシウム１３４を区別しながらγ線に対する感度であるγ線計数率を求め、それぞれの放射能を推定する。セシウム１３７とセシウム１３４はβ線も一定の割合で放出されることが予めわかっていることから、その割合からセシウム１３７およびセシウム１３４が放出するそれぞれのβ線放射能が定まるため、これを全β線放射能から引き算し、その結果をストロンチウム９０の放射能とする。

しかしながらこのような既存の放射性物質の測定装置は、ストロンチウム９０の特定はできるものの、γ線放出核種がセシウム１３７、セシウム１３４に予め想定されている特殊な測定環境である必要があった。そのため、セシウム１３７、セシウム１３４以外のγ線放出核種が測定環境に存在する場合に、精度良くストロンチム９０の評価を行えないという課題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、精度良くストロンチウムを評価できる放射線分析装置およびダストモニタ装置を提供することを目的とする。

本願に開示される放射線分析装置は、
放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
前記第１演算において、
設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが予め記録され、
記録された前記スペクトルデータと、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布と、を照合する照合判定を行い、
前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１値未満の前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
ものである。
また、本願に開示される放射線分析装置は、
放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
前記第１演算において、
設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが、前記イットリウムの放射線強度、あるいは前記検出部の設置条件の少なくとも一方に応じて、予め複数記録され、
記録された複数の前記スペクトルデータの形状と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、を照合する照合判定を行い、
前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１値未満の前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
ものである。
また、本願に開示される放射線分析装置は、
放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
前記第１演算において、
設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
前記イットリウムからの前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、少なくとも前記イットリウムからのβ線のエネルギ値ごとの計数を、前記第１エネルギ分布のエネルギ値ごとの計数から減算し、
該減算された前記第１エネルギ分布に対して、前記検出部の応答関数を用いた信号復元演算を行うことにより前記放射性物質から放出される前記放射線であるγ線の、エネルギ値ごとの分布を示す第２エネルギ分布を導出して、前記放射性物質の核種を弁別すると共に、弁別された該放射性物質の放射線強度を演算する、
ものである。
また、本願に開示される放射線分析装置は、
放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
前記第１演算において、
設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
前記検出部は、
入射される前記放射線を検出するセンサ部と、前記放射線であるβ線が透過する厚みに調整された壁部を有して前記センサ部を収容するケース部と、を備え、
前記検出部の前記センサ部は、一台構成である、
ものである。
また、本願に開示されるダストモニタ装置は、
上記のように構成された放射線分析装置と、
集塵濾紙に大気中の前記放射性物質を集塵する集塵機構部と、を備え、
前記放射線分析装置の前記検出部は、集塵された前記集塵濾紙の前記放射性物質から放出される放射線を検出する、
ものである。

本願に開示される放射線分析装置およびダストモニタ装置によれば、精度良くストロンチウムを評価できる放射線分析装置およびダストモニタ装置が得られる。

実施の形態１による放射線分析装置の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１による放射線分析装置に適用される検出器の構造を示す断面図である。 実施の形態１による放射線分析装置の多重波高分析器の出力である波高スペクトルの例を示す図である。 実施の形態１による放射線分析装置のデータベースに予め記録されたスペクトルデータを示す図である。 実施の形態２による放射線分析装置の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態３による放射線分析装置の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態３による放射線分析装置の多重波高分析器の出力である波高スペクトルの例を示す図である。 実施の形態３による放射線分析装置の多重波高分析器の出力である波高スペクトルの例を示す図である。 実施の形態３による放射線分析装置の波高スペクトルに対して応答関数を用いた逆問題演算を適用することで変換されたエネルギースペクトルの例を示す図である。 実施の形態４による放射線分析装置の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態４による放射線分析装置の多重波高分析器の出力である波高スペクトルの例を示す図である。 実施の形態５による放射線分析装置を備えたダストモニタ装置の概略構成を示す図である。 実施の形態１から実施の形態５による放射線分析装置の演算部のハードウエアの概略構成の一例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による放射線分析装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図２は、図１に示した放射線分析装置１００に適用される検出器１の構造を示す断面図である。
放射線分析装置１００は、放射性物質からの放射線、特に放射性物質としてのストロンチウム９０からの放射線をモニタリングして評価する装置である。
図１に示すように、放射線分析装置１００は、検出部としての検出器１と、アナログ回路２と、多重波高分析器（Ｍｕｌｔｉ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＭＣＡ）３と、演算部５０と、表示器４とを備える。

検出器１は、測定対象である放射性物質から放出される放射線が入射されると、入射放射線のエネルギ値に対応する波高を有する、検出信号としての電気パルス信号Ｐを出力する。
アナログ回路２は、検出器１が出力した電気パルス信号Ｐの信号レベルを増幅すると共に、電気パルス信号Ｐを後段の回路に適した形にパルス波形整形する。
多重波高分析器３は、アナログ回路２からの電気パルス信号Ｐを、その波高に基づいた値のデジタル値にＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換する。そして多重波高分析器３は、各電気パルス信号Ｐを、そのデジタル値の大きさに相当するエネルギ範囲を有する各チャンネル（エネルギ弁別段）にそれぞれ弁別して、各チャンネルの電気パルス信号Ｐの数を計数する。こうして、多重波高分析器３は、各電気パルス信号Ｐのエネルギ値（波高値）ごとの計数を示す第１エネルギ分布としての波高スペクトルＭを生成して出力する。

演算部５０は、スペクトル比較器５１と、データベース５９とを備える。
スペクトル比較器５１は、その制御の詳細は後述するが、多重波高分析器３が出力した波高スペクトルＭと、データベース５９内に予め記録されたスペクトルデータＤとに基づいて、イットリウム９０の放射能を特定する。イットリウム９０の放射能を特定できれば、イットリウム９０はストロンチウム９０の１００％娘核種であり、ストロンチウム９０と放射平衡にあるため、ストロンチウム９０の放射能も特定できることになる。
こうしてスペクトル比較器５１は、波高スペクトルＭのうち、イットリウム９０に相当する量を算出し、この算出結果からストロンチウム９０に相当する量を算出して、その放射線強度の評価を行う。
表示器４は、スペクトル比較器５１が算出した算出結果を表示する。

以下、検出器１の構成について説明する。
一般に放射線分析装置は、放射線核種がそれぞれ固有のエネルギ値を有するγ線に対して評価を行うものであり、放射線を検出する検出器にはタリウム活性化よう化ナトリウムシンチレータ（ＮａＩ）という放射線センサがよく選定される。しかしながらストロンチウム９０およびイットリウム９０は、β線のみを放出する放射性核種であり、β線は飛程が短く、ＮａＩ放射線センサのように強い潮解性を示す検出器では、湿分からの保護のために設けられている結晶ケースによって、β線が結晶内に到達できなくなる。このためストロンチウム９０およびイットリウム９０の核種同定は困難である。そこで、本実施の形態では、ストロンチウム９０およびイットリウム９０から放出されるβ線を測定できる構成を有する検出器１を導入する。

図２に示すように検出器１は、放射線センサ１Ｓと、光電子倍増管１Ａと、ケース部としての検出器ケース１Ｃとを備える。
放射線センサ１Ｓは、放射線の入射によりその入射エネルギを吸収して光を発生させる。
光電子倍増管１Ａは、発生した光を電気信号に変換して、放射線が放射線センサ１Ｓに付与したエネルギ値に対応する波高を有する電気パルス信号Ｐを生成して出力する。
検出器ケース１Ｃは、壁部としての側壁１Ｃ１と、底壁１Ｃ２とを有して、放射線センサ１Ｓおよび光電子倍増管１Ａを収容する。

ここで、放射線センサに対してＮａＩ放射線センサのように潮解性のあるセンサを選定すると放射線センサの周囲にも結晶ケースが必要となり、検出器ケースと二重構造になる。またＮａＩ放射線センサの結晶ケースの厚みおよび材質は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＺ４３２１：放射線測定用タリウム活性化よう化ナトリウムシンチレータ）により決められており、ストロンチウム９０およびイットリウム９０の検出のために修正することはできない。このため放射線センサ１Ｓには、結晶ケースの必要のない結晶を選定する。
結晶ケースが不要な放射線センサ１Ｓの例としては、タリウム活性化よう化セシウムシンチレータ（ＣｓＩ（Ｔｌ））、ガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット（ＧＡＧＧ）等多数存在する。

さらに、検出器ケースの材料選定を考慮した上で可能な限り検出器ケースの厚みを薄くすることで、ストロンチウム９０およびイットリウム９０が放出するβ線が検出器ケースを透過できるように構成できる。本実施の形態の検出器ケース１Ｃは、ストロンチウム９０およびイットリウム９０が放出するβ線が透過可能なように、側壁１Ｃ１および底壁１Ｃ２の厚みＸが調整されている。このように、放射線センサ１Ｓに用いるセンサの種類の選定と、検出器ケース１Ｃの壁部の厚みＸの調整とを行うことで、検出器１は、ストロンチウム９０およびイットリウム９０が放出するβ線を検出できる。

なお、検出器ケース１Ｃの厚みＸを可能な限り薄くすることに限定するものではない。ストロンチウム９０およびイットリウム９０が放出するβ線のみを精度よく検出するためには、ストロンチウム９０およびイットリウム９０以外が放出するβ線を除去することができればなお良い。そのため、ストロンチウム９０およびイットリウム９０以外が放出する比較的低エネルギのβ線を除去できるように、検出器ケース１Ｃの厚みＸを調整することも可能である。

次に、演算部５０において行われる放射線評価の制御の詳細について説明する。
図３は、図１に示した多重波高分析器３の出力である波高スペクトルＭの例を示す図である。
図４は、図１に示したデータベース５９内に予め記録されたスペクトルデータＤを示す図である。

図２に示した検出器１を適用すると、多重波高分析器３は、図３に示すように、γ線とβ線の計数を含んだ波高スペクトルＭを出力する。ここで、図３に示す第１値としての第１波高値Ｅｄよりも高いエネルギ帯域である第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおいて、斜線により示した分布が現れる。これはイットリウム９０からのβ線を検出したことにより見られる分布である。
β線を放出する放射性核種は種々存在するが、イットリウム９０は他のβ線放出核種よりも放出するβ線の最大エネルギ値が特徴的に高い。そのため、測定環境にイットリウム９０が存在すると、その存在は、第１波高値Ｅｄより高い第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける計数として示される。

ここで、第１波高値Ｅｄは、γ線放出核種からのγ線のエネルギ分布の最大値となるように設定される。本実施の形態では、第１波高値Ｅｄは、セシウム１３７、セシウム１３４等の原発起因のγ線の最大エネルギ値よりも高く、自然界に顕著に存在する核種のうち比較的大きなエネルギ値のγ線を放出するγ線放出核種であるカリウム４０のエネルギ値である１．４６ＭｅＶとする。実際には、この１．４６ＭｅＶに対して分布マージンを確保して、第１波高値Ｅｄは、１．７～１．８ＭｅＶに設定される。

このような第１波高値Ｅｄの値の設定を行うことで、第１波高値Ｅｄより高いエネルギ帯域における計数は、γ線放出核種からのγ線の計数と、イットリウム以外のβ線放出核種からのβ線との計数を除いた、イットリウム９０からのβ線の計数を示すことになる。
図３に示した斜線部のスペクトル形状は、イットリウム９０からのβ線の高エネルギ側におけるスペクトルの特徴的な形状を示している。

データベース５９には、既知の放射能を設定したシミュレーション、標準線源の照射による実験等により得られる、図４に示すようなイットリウム９０およびストロンチウム９０の波高スペクトル形状が、スペクトルデータＤとして予め記録されている。この図４に示すイットリウム９０およびストロンチウム９０の波高スペクトルの形状は、例えば放射能の強さ、測定条件に応じて複数記録されている。
スペクトル比較器５１は、多重波高分析器３からの波高スペクトルＭが入力されると、この入力された波高スペクトルＭの第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける形状と、スペクトルデータＤに記録されているイットリウム９０の波高スペクトルの第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける形状とを照合する照合判定を行う。

スペクトル比較器５１は、入力された波高スペクトルＭの第１エネルギ帯域Ｅｈｉの形状が、スペクトルデータＤ内に記録された複数の波高スペクトルの形状のうちの一つと一致すると、検出器１により検出された第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける放射線を放出する放射性物質が、イットリウム９０であると同定する。
この場合、スペクトル比較器５１は、照合判定において一致したスペクトルデータＤ内の波高スペクトル形状に基づき、検出されたイットリウム９０の放射能量を演算する第１演算を行う。

この第１演算では、例えば、スペクトルデータＤ内に記録される波高スペクトルの形状のデータを規格化しておき、該規格化スペクトルに相当するイットリウム９０の放射能量を既知として記録しておけばよい。
あるいは、第１演算において、一致したスペクトルデータＤ内の波高スペクトル形状に基づき、検出されたイットリウム９０の第１波高値Ｅｄ未満の第２エネルギ帯域Ｅｌｏｗにおける波高スペクトル形状を推定し、この推定した形状に基づいて導出されるイットリウム９０の放射能量を演算してもよい。

あるいは、第１演算において、入力された波高スペクトルＭに対して特定の比率を乗じることにより、入力された波高スペクトルＭが、記録された波高スペクトル形状と一致する場合には、スペクトル比較器５１は、この形状一致に必要な比率を、上記既知のイットリウム９０の放射能量に乗じることによりイットリウム９０の放射能量を特定してもよい。

以上のように、スペクトル比較器５１は、第１演算において、ストロンチウム９０の娘核種であるイットリウム９０から放出されるβ線の波高スペクトルＭの形状に基づいて、波高スペクトルＭのうちストロンチウム９０に相当する量を算出する第１演算を行う。

なお、照合判定において不一致と判定される場合は、スペクトル比較器５１は、上記第１演算を行わない処理としてよい。第１波高値Ｅｄを超えた第１エネルギ帯域Ｅｈｉに存在する計数は、すべてイットリウム９０に起因する放射線となるわけではなく、ごくわずかながら、天然核種、高エネルギの宇宙線、等による計数が存在する場合がある。イットリウム９０でないこのような宇宙線は放射線の計数自体が少ない。そのため、イットリウム９０以外のβ線放出核種からの放射線の計数では、図３に示す第１波高値Ｅｄ以上の斜線部に分布形状を形成できない。この場合、スペクトル比較器５１は、照合判定によりイットリウム９０、ストロンチウム９０が存在しないと判定できる。

なお、上記第１波高値Ｅｄは、自然界に顕著に存在する核種のうち比較的大きなエネルギ値のγ線放出核種であるカリウム４０のエネルギ値に設定したが、セシウム１３４、１３７からの放射線による影響が主であると想定出来る環境等においては、第１波高値Ｅｄは、セシウム１３４の放射線エネルギーを超える値に設定してもよい。

上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行う、
ものである。

検出器を用いて導出される波高スペクトルは、検出器と放射性物質との位置関係、検出器の設置環境等の変化により、その波高スペクトル形状が変化する場合がある。本実施の形態の演算部は、このように、イットリウム９０から放出されるβ線の波高スペクトルの形状に基づいて、ストロンチウム９０の放射線を演算する第１演算を行う。
これにより、検出器の設置環境等の影響を受けることなく、高精度のストロンチウム９０の評価が行える。また、放射線の最大エネルギ値が特徴的に高いイットリウム９０に基づいた評価を行うため、セシウム１３７、セシウム１３４以外のγ線放出核種が測定環境に存在する場合においても、精度良くストロンチウム９０の評価を行える。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、前記第１演算において、
設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算する、
ものである。

このように、演算部は、設定された第１値以上の第１エネルギ帯域におけるイットリウムからのβ線の波高スペクトル形状に基づいて第１演算を行う。そのため、例えば、設定される第１値の値を適宜調整することで、他のγ線放出核種、β線放出核種からの放射線の影響をより受けない設定での放射線の評価が可能となる。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記検出部は、
入射される前記放射線を検出するセンサ部と、前記放射線であるβ線が透過する厚みに調整された壁部を有して前記センサ部を収容するケース部と、を備える、
ものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記検出部の前記センサ部は、一台構成である、
ものである。

このように、検出部は、検出器ケースの壁部の厚みの調整を行うことで、ストロンチウム９０およびイットリウム９０が放出するβ線を検出できる。更に、放射線を検出するセンサ部は、一台で構成される。このような構成とすることで、同じ放射線センサにより、γ線とβ線との両方の放射線を、同地点、且つ同時刻に測定可能となる。

前述のように、波高スペクトルは、放射性物質と、検出器との位置関係によりその形状が変化する場合がある。そのため、例えば、γ線検出器と、β線検出器とをそれぞれ独立して設けて設置すると、同地点にてγ線とβ線とを検出できない。この場合、それぞれ導出されるβ線の計数と、γ線の計数とを用いた演算を行う場合に、ズレが生じ、精度よい放射線強度の演算が行えない場合がある。本実施の形態では、このように、同地点にてγ線とβ線とを検出することで、それぞれの放射線の計数の精度よい相関関係を確保して、精度良い放射線強度の演算が可能となる。

また例えば、それぞれ独立したγ線検出器とβ線検出器とを用いる場合において同地点での放射線検出を実現しようとした場合、γ線検出器で測定した後に、γ線検出器を取り除いてその地点にβ線検出器に新たに設置する検出方法が考えられるが、この場合も、時間差による測定値のずれの影響が生じる場合がある。本実施の形態の検出器は、γ線とβ線とを同時に、連続的にリアルタイムで測定するため、時間差によるズレによる影響がそれぞれの計数値に生じることを防止でき、更に精度よい放射線強度の分析が可能になると共に、測定時間を短縮できる。

また、例えば、ストロンチウム９０と放射平衡状態にあるイットリウム９０から放出されるβ線エネルギーが非常に高いことを利用して、物質の透過能力の差異により分離測定する透過能差分測定法では、イットリウム９０の低エネルギー領域における放射線の計数を用いないため、一般に簡便な検知は可能であるが定量測定には向かない。
また、化学分離により放射性セシウムから放射性ストロンチウムを選択的に取り出して液体シンチレーション測定またはチェレンコフ光測定を行う化学分離法では、試料中のセシウムとストロンチウムを分離するために化学処理作業を必要とし、手間と時間がかかるので迅速な測定には向かない。これに対して本実施の形態の放射線分析装置は、このように、化学分離を一切行わず、定量測定と迅速な測定を可能にするものである。

本願に開示される放射線分析装置によれば、β線放出核種であるストロンチウム９０、イットリウム９０およびγ線放出核種であるセシウム１３７またはセシウム１３４等をリアルタイムで特定して定量測定することが可能となる。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、
前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが予め記録され、
記録された前記スペクトルデータと、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布と、を照合する照合判定を行う
ものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記スペクトルデータは、
前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状、である、

このように、イットリウム９０の波高スペクトル形状を示すスペクトルデータが予め記録されているため、照合判定において、迅速に精度良くイットリウム９０の存在判定を行える。また、記録されたスペクトルデータの波高スペクトル形状に基づいたストロンチウム９０の放射線評価を行えるため、検出器と放射性物質との位置関係、検出器の設置環境に依らない、精度良い放射線強度の評価が可能になる。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、前記照合判定において、
記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、が一致する場合に、
前記スペクトルデータにより示される前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布に基づいて前記第１演算を行う、
ものである。

このように、演算部は、記録されたスペクトルデータにより示される波高スペクトルの形状と、入射された放射性物質からの放射線の波高スペクトルの形状とを照合する照合判定を行い、当該判定結果が一致する場合に第１演算を行う。これにより、ストロンチウム９０の存在が確認される場合にのみ放射線強度の演算を行うため、精度良い放射線強度の演算が可能になる。また、例えば、ストロンチウム９０の存在がある場合でも、ストロンチウム９０以外の他のβ線放出核種の放射線の影響が多い場合には、形状不一致となるため、この場合に第１演算を行わない制御とすることで、精度良い放射線強度の演算が可能になる。

実施の形態２．
以下、本実施の形態２の放射線分析装置２００について、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図５は、実施の形態２による放射線分析装置２００の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の放射線分析装置２００は、実施の形態１に示した放射線分析装置１００とは演算部２５０の構成が異なる。本実施の形態の演算部２５０は、グロスカウンタ２５２と、β線カウンタ２５３と、ＣＰＵ２５４とを備える。

実施の形態１と同様に、多重波高分析器３は、図３に示した波高スペクトルＭを生成して出力する。出力された波高スペクトルＭは、演算部２５０のグロスカウンタ２５２とβ線カウンタ２５３とに入力される。

β線カウンタ２５３は、入力された波高スペクトルＭに基づき、図３に示した第１波高値Ｅｄ以上の第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける斜線部のβ線の計数の総数を算出して、ＣＰＵ２５４に対して出力する。
グロスカウンタ２５２は、波高スペクトルＭの全エネルギ領域におけるγ線とβ線とを含む放射線の計数の総数を算出して、ＣＰＵ２５４に対して出力する。

ここで、データベース５９に記録されているスペクトルデータＤには、第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける斜線部β線の放射線の計数の総数Ｖａが予め記録されている。
この総数Ｖａは、既知の放射能を設定したシミュレーション、標準線源の照射による実験等により得られるストロンチウム９０の波高スペクトル形状に基づいて導出されており、放射能の強さ、測定条件に応じて複数の総数Ｖａが記録されている。
更に、スペクトルデータＤには、この第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおけるβ線の総数Ｖａに対応する、第２エネルギ帯域Ｅｌｏｗにおけるβ線の総数Ｖｂが、当該Ｖａに対応付けられて記録されている。この総数Ｖｂも上記シミュレーション等により得られる。

ＣＰＵ２５４は、入射された放射線の波高スペクトルＭに基づきβ線カウンタ２５３が計数した第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおけるβ線の計数の総数と、スペクトルデータＤ内に予め記録されている波高スペクトルＭの第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおけるβ線の計数の総数Ｖａと、を照合する照合判定を行う。そしてＣＰＵ２５４は、この照合判定が一致すると、検出器１により検出された第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける放射線を放出する放射性物質がイットリウム９０であると同定する。

この場合、ＣＰＵ２５４は、第１演算において、照合判定において一致したスペクトルデータＤ内のβ線の総数Ｖａに基づいて、第２エネルギ帯域Ｅｌｏｗに現れるβ線の計数の総数、即ちイットリウム９０のβ線のうち波高値が第１波高値Ｅｄ以下の総数Ｖｂを、スペクトルデータＤに基づき導出する。そして、ＣＰＵ２５４は、第１波高値Ｅｄ以上および第１波高値Ｅｄ未満のイットリウム９０のβ線の計数の総数から、ストロンチウム９０のβ線の計数を導出する。
このように、β線カウンタ２５３により波高値が第１波高値Ｅｄ以上の第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける放射線の計数をカウントすれば、ストロンチウム９０およびイットリウム９０のβ線の総カウントが判明することになる。

また、ＣＰＵ２５４は、グロスカウンタ２５２によりカウントされた、入射された放射線の波高スペクトルＭの全エネルギ領域におけるγ線とβ線とを含む放射線の計数の総数から、上記算出したストロンチウム９０およびイットリウム９０の計数の総数を減算することにより、γ線放射性核種からのγ線の計数のみを算出することもできる。

以上のように、β線の総数Ｖａ、Ｖｂのみを記録しておき、照合判定において数値照合のみを行う。これにより、実施の形態１の図４に示した波高スペクトル形状を示すスペクトルデータを記録しておく構成に比較して、演算部２５０における演算処理の負荷低減、装置の簡素化を得られる。さらには、データベース５９の容量低減効果も得られる。

なお、上記第１演算において、例えば、β線カウンタ２５３が計数した入射された放射線の第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける計数の総数に対して特定の比率を乗じることにより、β線カウンタ２５３がカウントした計数が、記録された総数Ｖｂと一致する場合には、ＣＰＵ２５４は、例えば、以下のようなデータベース５９内に記録された比ｒを用いて第１演算を行ってもよい。

即ち、イットリウム９０の波高スペクトル形状が既知であると、イットリウム９０の第１波高値Ｅｄ以上の第１エネルギ帯域Ｅｈｉでの計数値（Ｖａ１とする）と、第１波高値Ｅｄ未満の第２エネルギ帯域Ｅｌｏｗでの計数値（Ｖｂ１とする）との、両者の比（ｒ＝Ｖｂ１／Ｖａ１）は一定となる。第１波高値Ｅｄ以上の計数値Ｖａ１を全てイットリウム９０起因とみなせば、その比ｒからイットリウム９０の全体の計数値（＝Ｖａ１＋Ｖｂ１＝Ｖａ１×（１＋ｒ））が判る。

上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、前記第１演算において、
前記第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づき導出される、前記第１エネルギ帯域におけるβ線の放射線の計数の総数に基づいて、前記第１未満の第２エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の放射線の計数の総数を導出して、前記ストロンチウムの放射線強度を演算する、
ものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記スペクトルデータは、
前記イットリウムからのβ線の第１エネルギ分布の形状に基づき導出された放射線の計数の総数、
であるものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状から導出された前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、が一致する場合に、
前記スペクトルデータにより示される前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布に基づいて前記第１演算を行う、
ものである。

このように、既知の放射能を設定したシミュレーション、標準線源の照射による実験等により得られるストロンチウム９０のβ線の総数Ｖａ、Ｖｂを記録しておき、この総数に基づき、照合判定、あるいは、第１演算を行う。これにより、ＣＰＵにおける演算処理の負荷低減、装置の簡素化、データベースの容量低減効果を得られる。

実施の形態３．
以下、本実施の形態３の放射線分析装置３００について、実施の形態１と異なる部分を中心に図を用いて説明する。実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図６は、実施の形態３による放射線分析装置３００の概略構成を示すブロック図である。
図７は、多重波高分析器３の出力である波高スペクトルＭの例を示す図である。本図７において、イットリウム９０、ストロンチウム９０からのβ線の分を、破線により示す。
図８は、図７に示した波高スペクトルＭから、ストロンチウム９０とイットリウム９０の分布を差し引いた波高スペクトルを示す図である。

本実施の形態の放射線分析装置３００は、実施の形態１に示した放射線分析装置３００と演算部３５０の構成が異なる。本実施の形態の演算部３５０は、実施の形態１と同様のスペクトル比較器５１と、新たに逆問題演算部３５５とを備える。また、データベース５９内には、実施の形態１と同様のスペクトルデータＤと、新たに応答関数Ｒとが記録されている。

スペクトル比較器５１は、実施の形態１と同様に、多重波高分析器３の出力の波高スペクトルＭからイットリウム９０の波高スペクトル形状を照合してストロンチウム９０およびイットリウム９０に相当するβ線放射能を算出する。更に、スペクトル比較器５１は、図７に示す多重波高分析器３の出力の波高スペクトルＭから、算出されたストロンチウム９０およびイットリウム９０からのβ線の計数を差し引いて、図８に示すようにγ線のみのエネルギ値ごとの計数を示す波高スペクトルＭを生成する。
図８に示すように、イットリウム９０からのβ線のエネルギ値ごとの計数が、波高スペクトルＭにおけるエネルギ値ごとの計数からそれぞれ減算されている。生成された波高スペクトルＭは、後段の逆問題演算部３５５に向けて出力される。

逆問題演算部３５５は、検出器１に関する応答関数Ｒをデータベース５９内から読み出し、その応答関数Ｒを用いて波高スペクトルＭに対して逆問題演算を実施する。つまり、Ｍを第１波高スペクトル、Ｒを応答関数、Ｓを放射線の相互作用による影響が排除されたエネルギースペクトルである第２波高スペクトルとして、下記の（式１）が成立するところ、応答関数Ｒは一般に可換群を形成するので逆元が存在する。よって、逆問題演算部３５５は、この（式１）の逆変換となる下記の（式２）を計算することで、第２エネルギ分布としてのエネルギースペクトルＳを抽出する。なお、“Ｒ＾－１”は応答関数の逆元を示す。
Ｍ＝Ｒ・Ｓ ・・・（式１）
Ｓ＝（Ｒ＾－１）・Ｍ ・・・（式２）

ここで、Ｍで表す波高スペクトルＭおよびＳで表すエネルギースペクトルをそれぞれベクトル表記、つまりチャンネル数に応じた計数をベクトル成分として表すと、応答関数Ｒおよび応答関数の逆元Ｒ＾－１はそれぞれ行列、逆行列と称することができる。

そして、逐次近似法（参考文献：文部科学省，放射能測定法シリーズ２０「空間γ線スペクトル測定法」，（１９９０）付録２）によりフィードバック的操作を行い、予めシミュレーションにより算出された応答関数Ｒを用いて、放射線を計測して得られる波高スペクトルＭからエネルギースペクトルＳを詳細化していき、目的のエネルギースペクトルＳを求めることができる。

逐次近似法を適用すると、（式２）のエネルギースペクトルＳの求め方が以下のようになる。エネルギースペクトルＳの初期値として測定値Ｍをそのまま代入して、

次に、下記（式４）、（式５）をフィードバック的に繰り返し、Ｓ＾（ｍ＋１）／Ｓ＾（ｍ）が収束するまで繰り返す。

以上のように求めたエネルギースペクトルＳに含まれる情報は、放射性核種の種類を示すものである。
上記（式２）を解くことにより、Ｍで表される波高スペクトルから、放射線のエネルギー情報のみを含むＳで表されるエネルギースペクトルを抽出することができる。つまり、導出されたエネルギースペクトルＳでは、検出器１および放射性物質の周辺構造物等による相互作用による影響、および、検出器１にかかわる統計的なバラつきによる影響が排除されている。よって、上記（式２）を解くことにより、放射線のエネルギー情報を正確に知ることができ、検出された放射線を放出した放射性物質の同定の精度が向上する。

図８に示すように、上記逆問題演算を適用される前の波高スペクトルＭでは、Ｅ１、Ｅ２で示す位置においてγ線の全吸収ピークの形状が現れており、エネルギーＥ１、Ｅ２をもつ２種類のγ線が検出器１に入射したことを示している。
しかしながら、この波高スペクトルＭのままでは、全吸収ピークは横方向の波高値に広がりをもっており、さらに、Ｅ１、Ｅ２のそれぞれの位置の左側には、連続的になだらかな起伏で示されるコンプトン散乱部分が存在する。このコンプトン散乱部分は、入射放射線のエネルギがコンプトン散乱の影響により一部損失することにより生じる部分である。通常、核種分析および放射線強度の評価は、エネルギーピーク部分のＥ１、Ｅ２における計数のみから求められ、コンプトン散乱領域における計数は放射線の核種同定に利用出来ないため使用されない。そのため、このような波高スペクトルＭに基づいた放射性物質の評価を行うと、分析精度が低下し、γ線を放出する放射線核種を正確に特定できない問題がある。しかしながら逆問題演算が該問題を解決する。

図９は、波高スペクトルＭに対して上記の応答関数Ｒを用いた逆問題演算を適用することで変換されたエネルギースペクトルＳの例を示す図である。
図９に示すように、逆問題演算により波高スペクトルＭに見られたコンプトン散乱および全吸収ピークの広がりが無くなり、分析精度が向上する。
なお、図９は、エネルギーＥ１、Ｅ２を持つ２種類の放射性物質からの放射線のみが入射した場合を示したが、１種類もしくは３種類以上のエネルギーが入射した場合にもカウントを示すようになる。

図示されるＥ１のカウント数１０１ａ、Ｅ２のカウント数１０１ｂのように、エネルギー別に得られるカウント数に対して核種毎に定める放出率等の係数を乗じることで、求めるべき放射能量を得られる。

上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、
前記イットリウムからの前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、少なくとも前記イットリウムからのβ線のエネルギ値ごとの計数を、前記第１エネルギ分布のエネルギ値ごとの計数から減算し、
該減算された前記第１エネルギ分布に対して、前記検出部の応答関数を用いた信号復元演算を行うことにより前記放射性物質から放出される前記放射線であるγ線の、エネルギ値ごとの分布を示す第２エネルギ分布を導出して、前記放射性物質の核種を弁別すると共に、弁別された該放射性物質の放射線強度を演算する、
ものである。

このように、スペクトル比較器は、少なくともイットリウム９０からのβ線のエネルギ値ごとの計数を、波高スペクトルのエネルギ値ごとの計数から減算する。そして、イットリウム９０からのβ線の計数を除いたγ線の波高スペクトルに対して信号復元演算を行うことで、放射性核種の同定の精度と放射線強度の評価とを更に向上できる。

実施の形態４．
以下、本実施の形態４の放射線分析装置４００について、実施の形態１、２、３と異なる部分を中心に図を用いて説明する。実施の形態１、２、３と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１０は、実施の形態４による放射線分析装置４００の概略構成を示すブロック図である。
図１１は、本実施の形態４による多重波高分析器３の出力である波高スペクトルＭの例を示す図である。

本実施の形態の放射線分析装置４００は、実施の形態１に示した放射線分析装置１００と演算部４５０の構成が異なる。本実施の形態の演算部４５０は、実施の形態２に示したβ線カウンタ２５３と、ＣＰＵ２５４と、実施の形態３に示した逆問題演算部３５５とを備えた構成である。

本実施の形態では、演算部４５０は、波高分布Ｍにおける放射線の計数から、設定される減算値Ｄを減算する除去演算を行う。この除去演算は、γ線放出核種以外の放射性物質であって、イットリウム９０以外のβ線放出核種である第１放射性物質において、当該第１放射性物質からのβ線の計数を、波高スペクトルＭから除去するものである。
以下、この除去演算の詳細について説明する。

実施の形態１と同様に、多重波高分析器３は、図３に示した波高スペクトルＭを生成して出力する。出力された波高スペクトルＭは、演算部４５０のβ線カウンタ２５３に入力される。図１１において、実施の形態１の第１波高値Ｅｄと同様の値に設定される第１値としての第１波高値Ｅｄａと、この第１波高値Ｅｄａよりも高い値の、第２値としての第２波高値Ｅｄｂと、を示す。本実施の形態では、この第２波高値Ｅｄｂは、イットリウム９０の最大エネルギ値に設定される。

ここで、図１１に示すように、第２波高値Ｅｄｂよりも高い第３エネルギ帯域Ｅｈｉ２において放射線が計数されている。第１波高値Ｅｄａは、実施の形態１と同様に自然界に顕著に存在する核種のうち比較的大きなエネルギ値のγ線を放出する放射性核種にエネルギ値に設定されており、更に、第２波高値Ｅｄｂは、前述のようにイットリウム９０の最大エネルギ値に設定されている。よって、この第２波高値Ｅｄｂ以上の第３エネルギ帯域Ｅｈｉ２における計数は、γ線放出核種以外の放射性物質であって、且つ、イットリウム９０以外のβ線放出核種である第１放射性物質が存在することを示す。

β線カウンタ２５３は、入力された波高スペクトルＭに基づき、図１１に示す第１波高値Ｅｄａ以上の第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおける斜線部のβ線の計数の総数を算出して、ＣＰＵ２５４に対して出力する。当該計数結果を用いて、上記実施の形態２と同様に、後段のＣＰＵ２５４にてストロンチウム９０およびイットリウム９０の計数の総数を算出する第１演算を行う。同時にＣＰＵ２５４は、図１１の波高スペクトルＭの第１波高値Ｅｄａにおける計数Ｎ１を減算値Ｄとして設定する。そしてＣＰＵ２５４は、当該減算値Ｄである計数Ｎ１を、波高スペクトルＭの全エネルギー領域に渡り減算する除去演算を行う。この除去演算により、およそ図８に示した、γ線のエネルギ値ごとの計数を示す波高スペクトルＭが得られる。

このようにして得られた波高スペクトルＭは、イットリウム９０からのβ線の計数と、イットリウム９０以外の第１放射性物質からのβ線の計数とを除いたものとなる。その後、逆問題演算部３５５は、実施の形態３と同様にこの波高スペクトルＭに対して逆問題解法を適用して、γ線放出核種を弁別すると共に、その放射能量を得る。

なお演算部４５０は、上記除去演算を行う前に、照合判定を行ってもよい。即ち、上記除去演算を行う前に、β線カウンタ２５３が計数した第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおけるβ線の計数の総数と、スペクトルデータＤ内に予め記録されているイットリウム９０の第１エネルギ帯域Ｅｈｉにおけるβ線の計数の総数Ｖａと、を照合する照合判定を行う。
この場合、イットリウム９０以外のβ線放出核種からの放射線が計数されるため、照合判定は不一致となる。演算部４５０は、この照合判定が不一致となった場合にのみ上記除去演算を行う制御とすれば、イットリウム９０以外のβ線放出核種が存在することを確認した場合にのみこのβ線放出核種の影響を除く除去演算を行うことになる。そのため、精度良いγ線放出核種の弁別と放射能量の演算が可能になる。

また演算部４５０は、実施の形態１に示したようなスペクトル比較器５１を備えた構成としてもよい。この場合、演算部４５０は、上記照合判定を、第１波高値Ｅｄａ以上の斜線部における波高スペクトルの形状比較により行ってもよい。

なお、上記では、除去演算における減算値Ｄとして、波高スペクトルＭの第１波高値Ｅｄａにおける計数Ｎ１を減算値Ｄとして設定した。即ち、イットリウム９０からのβ線の計数と、イットリウム９０以外の第１放射性物質からのβ線の計数とを波高スペクトルＭから除いた。しかしながら減算値Ｄは、これに限定するものではなく、例えば、第２波高値Ｅｄｂにおける計数Ｎ２を減算値Ｄとして設定してもよい。そしてこの計数Ｎ２を第２値波高値Ｅｄｂ未満のエネルギ帯域における放射線の各エネルギー値ごとの計数から減算してもよい。この場合、第１放射性物質からのβ線の計数のみを除いた波高スペクトルＭが得られる。

第２波高値Ｅｄｂにおける計数Ｎ２を減算値Ｄとして設定する制御は、例えば、第１放射性物質の核種が未知の場合に適用することができる。即ち、第２波高値Ｅｄｂ未満のエネルギ帯域における第１放射性物質の波高スペクトルが未知であるため、第２波高値Ｅｄｂ未満のエネルギ帯域における第１放射性物質の計数が計数Ｎ２と同値と仮定して、この計数Ｎ２を減算している。

また、第１放射性物質の波高スペクトルが、予め、シミュレーション、実験などにおいて既知である場合は、以下のように減算値Ｄを設定してもよい。
即ち、ＣＰＵ２５４は、第２値Ｅｄｂ以上の第３エネルギ帯域Ｅｈｉ２における波高スペクトル形状、あるいはこの波高スペクトル形状から予め導出された第３エネルギ帯域Ｅｈｉ２における放射線の計数の総数、の少なくとも一方に基づいて、第２値Ｅｄｂ未満のエネルギ帯域における第１放射性物質からのβ線の計数を導出する。そして、この導出された計数を減算値Ｄとして設定してもよい。

また上記では、除去演算を、ストロンチウム９０の放射性強度を演算する第１演算の後であって、逆問題演算を行う前に行う例を示した。しかしながらこれに限定するものではなく、除去演算をストロンチウム９０の放射性強度を演算する第１演算の前に行ってもよい。これにより、第１放射性物質からのβ線の計数を波高スペクトルＭから除いて、精度良いイットリウム９０およびストロンチウム９０の放射性強度の演算が可能となる。

上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、
前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
ものである。

演算部は、前記照合判定における判定が不一致である場合は、イットリウム９０以外の放射線による計数が存在すると仮定して、波高スペクトルから設定される減算値を減算する。これにより、イットリウム９０以外の放射線による計数を取り除いて、精度よい放射線の評価が行える。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、
前記イットリウムの最大エネルギ値である第２値が記録され、前記第１値は該第２値未満の値に設定され、
前記第２値以上の第３エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状、あるいは該第１エネルギ分布により導出された前記第３エネルギ帯域における放射線の計数の総数、の少なくとも一方に基づいて、前記第３エネルギ帯域の放射線を放出する前記放射性物質としての第１放射性物質からのβ線の、前記第２値未満のエネルギ帯域における計数を導出して、該導出された計数を前記減算値として設定する、
ものである。

このように、第２値以上の第３エネルギ帯域における第１放射性物質の波高スペクトルに基づき、第２値未満のエネルギ帯域における第１放射性物質の計数を導出し、この計数を第２値未満のエネルギ帯域における波高スペクトルの計数から減算することで、イットリウム９０の最大エネルギ値未満のエネルギ帯域から、第１放射性物質からのβ線の計数を減算して、精度良い第１演算、逆問題演算が可能となる。

また、上記のように構成された本実施の形態の放射線分析装置は、
前記演算部は、
前記第１値あるいは前記第２値における放射線の計数値を、前記減算値として設定し、設定された該減算値を、前記第２値未満のエネルギ帯域における放射線の各エネルギー値ごとの計数から減算する、
ものである。
このように、波高スペクトルから第１値における計数Ｎ１を減算することで、第１放射性物質の計数とイットリウム９０の計数とを除去でき、精度良いγ線の放射線評価が行える。
また、波高スペクトルから第２値における計数Ｎ２を減算することで、第１放射性物質の計数を除去でき、精度良いイットリウム９０およびストロンチウム９０の放射線評価と、その後のγ線の放射線評価が行える。

また、本実施の形態のように妨害核種となる第１放射性物質からのβ線エネルギが、測定対象となるイットリウム９０よりも十分高い場合、第２波高値Ｅｄｂを、イットリウム９０が放出するベータ線の最大エネルギ値である２．２８ＭｅＶとすることで、第１放射性物質による影響の多くを排除でき、Ｓ／Ｎ比の高い測定精度を確保できる。なお、実際は測定装置起因による誤差により波高スペクトルがずれる可能性がある。そのため、第２波高値Ｅｄｂは、得られた波高スペクトルの形状に基づき設定されたマージンを有してその値が調整されてもよい。

一方で、第１放射性物質からのβ線エネルギが、測定対象とするイットリウム９０よりもわずかに高い場合では、上記の場合よりもＳ／Ｎ比が悪化する恐れがある。そのため、検出器１までのエネルギ減衰を考慮し、到達できるベータ線の最大エネルギー等、予め第２波高値Ｅｄｂを低エネルギー側へ補正することで、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができる。

また、実施の形態３に示した第１波高値Ｅｄ、本実施の形態の第１波高値Ｅｄａ、の値は、検出器構造に起因するγ線の最大付与エネルギ及び妨害核種である第１放射性物質の影響を考慮し、測定精度が最も得られる第１波高値Ｅｄａを決定することとする。例えば、第１波高値Ｅｄａは、γ線のみのスペクトルの最大エネルギ値、または現れる極大のエネルギーピークの高エネルギー側のピーク端とする。これにより、β線成分減算後の波高スペクトルにおいてγ線のみのスペクトルを抽出する精度の向上を図ることができる。

実施の形態５．
以下、本実施の形態５のダストモニタ装置１０００について説明する。
図１０は、実施の形態１から実施の形態４に示した放射線分析装置１００、２００、３００、４００に対して、集塵機構部としてのダストサンプラ６０に適用したダストモニタ装置１０００の概略構成を示すブロック図である。

ダストサンプラ６０は、試料導入管６１、集塵部６２、ろ紙６３と、を備える。
試料導入管６１により測定対象の放射性物質が含まれる大気を取り込み、集塵部６２に測定対象を集塵する。集塵部６２に設置されたろ紙６３に放射性物質を含む測定対象物が捕集される。集塵中の大気の流れは集塵部６２の下流部に設けた図示しない真空ポンプにて引き込まれる。

大気の流れは集塵部６２と図示しない真空ポンプの間に設置される図示しない流量計で管理され、集塵部６２を通過した大気の体積を流量計の流量の時間的積算により求められる。前記実施の形態１から実施の形態４の放射能分析装置にて算出される放射性核種毎の放射能は、図示しない流量計の積算流量から得られる体積で除することにより、単位体積に含まれている放射能濃度として算出することができる。

図１２に示す通り、前記実施の形態１から実施の形態４の放射能分析装置の検出器１はろ紙６３にて集塵された放射性物質を含む測定対象物に近接して設置される。そのため、測定対象物に含まれる放射性物質を高効率で検出することができ、高精度の放射能分析装置を搭載したダストモニタを得ることができる。

なお、図１２に示すろ紙６３は固定ろ紙でも長尺ろ紙でもよく、長尺ろ紙の場合は、ろ紙巻取り部材およびモータ等からなる自動ろ紙送り機構を導入して、自動でろ紙交換を行うものであってもよい。

上記のように構成された本実施の形態のダストモニタ装置は、
前記実施の形態１から実施の形態４の放射線分析装置と、
集塵濾紙に大気中の前記放射性物質を集塵する集塵機構部と、を備え、
前記放射線分析装置の前記検出部は、集塵された前記集塵濾紙の前記放射性物質から放出される放射線を検出する、
ものである。

これにより、集塵された放射性物質の放射線評価を高精度で行える。更に、このような放射性物質が一箇所に集塵され、集塵機構、集塵ろ紙がある場合に検出器を複数設置することが難しい構成のダストモニタにおいても、検出器の放射線センサを一台構成として、同地点、同時にγ線とβ線とを検出することで、更に精度よく放射線強度を演算できる。

なお、上記実施の形態１から４にて示した演算部は、ハードウエアの一例を図１３に示すように、プロセッサと記憶装置とから構成される。プロセッサは、実施の形態１では、演算部５０のスペクトル比較器５１に相当し、記憶装置はデータベース５９に相当する。
記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備える。
また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。プロセッサ５１は、記憶装置５９から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ５１にプログラムが入力される。また、プロセッサ５１は、演算結果等のデータを記憶装置５９の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 検出器（検出部）、１Ｃ１ 側壁（壁部）、１Ｃ２ 底壁（壁部）、
Ｍ 波高スペクトル（第１エネルギ分布）、Ｓ エネルギ分布（第２エネルギ分布）、
５０，２５０，３５０，４５０ 検出部、
１００，２００，３００，４００ 放射線分析装置、１０００ ダストモニタ装置。

Claims (20)

1. 放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
   前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
   前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
   前記演算部は、
   前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
   前記第１演算において、
   設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
   前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが予め記録され、
   記録された前記スペクトルデータと、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布と、を照合する照合判定を行い、
   前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１値未満の前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
   放射線分析装置。
2. 放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
   前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
   前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
   前記演算部は、
   前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
   前記第１演算において、
   設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
   前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが、前記イットリウムの放射線強度、あるいは前記検出部の設置条件の少なくとも一方に応じて、予め複数記録され、
   記録された複数の前記スペクトルデータの形状と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、を照合する照合判定を行い、
   前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１値未満の前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
   放射線分析装置。
3. 前記演算部は、
   前記イットリウムの最大エネルギ値である第２値が記録され、前記第１値は該第２値未満の値に設定され、
   前記第２値以上の第３エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状、あるいは該第１エネルギ分布により導出された前記第３エネルギ帯域における放射線の計数の総数、の少なくとも一方に基づいて、前記第３エネルギ帯域の放射線を放出する前記放射性物質としての第１放射性物質からのβ線の、前記第２値未満のエネルギ帯域における計数を導出して、該導出された計数を前記減算値として設定する、
   請求項１または請求項２に記載の放射線分析装置。
4. 前記演算部は、
   前記第１値あるいは前記イットリウムの最大エネルギ値である第２値における放射線の計数値を、前記減算値として設定し、設定された該減算値を、前記第２値未満のエネルギ帯域における放射線の各エネルギー値ごとの計数から減算する、
   請求項１または請求項２に記載の放射線分析装置。
5. 前記スペクトルデータは、
   前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状、あるいは前記イットリウムからのβ線の第１エネルギ分布の形状に基づき導出された放射線の計数の総数、の少なくとも一方である、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
6. 前記演算部は、前記照合判定において、
   記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、が一致する場合、あるいは、
   記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状から導出された前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、が一致する場合に、
   前記スペクトルデータにより示される前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布に基づいて前記第１演算を行う、
   請求項５に記載の放射線分析装置。
7. 前記演算部は、
   前記イットリウムからの前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、少なくとも前記イットリウムからのβ線のエネルギ値ごとの計数を、前記第１エネルギ分布のエネルギ値ごとの計数から減算し、
   該減算された前記第１エネルギ分布に対して、前記検出部の応答関数を用いた信号復元演算を行うことにより前記放射性物質から放出される前記放射線であるγ線の、エネルギ値ごとの分布を示す第２エネルギ分布を導出して、前記放射性物質の核種を弁別すると共に、弁別された該放射性物質の放射線強度を演算する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
8. 放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
   前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
   前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
   前記演算部は、
   前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
   前記第１演算において、
   設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
   前記イットリウムからの前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、少なくとも前記イットリウムからのβ線のエネルギ値ごとの計数を、前記第１エネルギ分布のエネルギ値ごとの計数から減算し、
   該減算された前記第１エネルギ分布に対して、前記検出部の応答関数を用いた信号復元演算を行うことにより前記放射性物質から放出される前記放射線であるγ線の、エネルギ値ごとの分布を示す第２エネルギ分布を導出して、前記放射性物質の核種を弁別すると共に、弁別された該放射性物質の放射線強度を演算する、
   放射線分析装置。
9. 前記演算部は、
   前記イットリウムからのβ線の、少なくとも前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状を示すスペクトルデータが予め記録され、
   記録された前記スペクトルデータと、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布と、を照合する照合判定を行う
   請求項８に記載の放射線分析装置。
10. 前記スペクトルデータは、
    前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状、あるいは前記イットリウムからのβ線の第１エネルギ分布の形状に基づき導出された放射線の計数の総数、の少なくとも一方である、
    請求項９に記載の放射線分析装置。
11. 前記演算部は、前記照合判定において、
    記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状と、が一致する場合、あるいは、
    記録された前記スペクトルデータにより示される前記第１エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状から導出された前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、入射された前記放射性物質からの放射線の前記第１エネルギ帯域における放射線の計数の総数と、が一致する場合に、
    前記スペクトルデータにより示される前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布に基づいて前記第１演算を行う、
    請求項１０に記載の放射線分析装置。
12. 前記演算部は、
    前記照合判定における判定が不一致である場合は、前記第１値未満の前記第１エネルギ分布のエネルギ帯域における放射線の計数から、設定される減算値を減算する除去演算を行う、
    請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
13. 前記演算部は、
    前記イットリウムの最大エネルギ値である第２値が記録され、前記第１値は該第２値未満の値に設定され、
    前記第２値以上の第３エネルギ帯域における前記第１エネルギ分布の形状、あるいは該第１エネルギ分布により導出された前記第３エネルギ帯域における放射線の計数の総数、の少なくとも一方に基づいて、前記第３エネルギ帯域の放射線を放出する前記放射性物質としての第１放射性物質からのβ線の、前記第２値未満のエネルギ帯域における計数を導出して、該導出された計数を前記減算値として設定する、
    請求項１２に記載の放射線分析装置。
14. 前記演算部は、
    前記第１値あるいは前記イットリウムの最大エネルギ値である第２値における放射線の計数値を、前記減算値として設定し、設定された該減算値を、前記第２値未満のエネルギ帯域における放射線の各エネルギー値ごとの計数から減算する、
    請求項１２に記載の放射線分析装置。
15. 前記検出部は、
    入射される前記放射線を検出するセンサ部と、前記放射線であるβ線が透過する厚みに調整された壁部を有して前記センサ部を収容するケース部と、を備える、
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
16. 前記演算部は、前記第１演算において、
    前記第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づき導出される、前記第１エネルギ帯域におけるβ線の放射線の計数の総数に基づいて、前記第１値未満の第２エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の放射線の計数の総数を導出して、前記ストロンチウムの放射線強度を演算する、
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の放射線分析装置
17. 前記第１値は、セシウム１３４の放射線エネルギーを超える値、に設定される、
    請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
18. 前記第１値は、カリウム４０の放射線エネルギーを超える値、あるいは、前記第１エネルギ分布における複数のエネルギーピークの内、最もエネルギ値の高いエネルギーピークにおけるエネルギ値、に設定される、
    請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の放射線分析装置。
19. 放射性物質から放出される放射線が入射されると入射放射線のエネルギに対応する検出信号を出力する検出部と、
    前記検出信号のエネルギ値ごとの計数を示す第１エネルギ分布を導出する分析部と、
    前記第１エネルギ分布に基づいて、前記放射性物質の放射能強度を演算する演算部と、を備え、
    前記演算部は、
    前記放射性物質としてのストロンチウムの娘核種であるイットリウムから放出される前記放射線であるβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線を演算する第１演算を行い、
    前記第１演算において、
    設定された第１値以上の第１エネルギ帯域における前記イットリウムからのβ線の前記第１エネルギ分布の形状に基づいて、前記ストロンチウムの放射線強度を演算し、
    前記検出部は、
    入射される前記放射線を検出するセンサ部と、前記放射線であるβ線が透過する厚みに調整された壁部を有して前記センサ部を収容するケース部と、を備え、
    前記検出部の前記センサ部は、一台構成である、
    放射線分析装置。
20. 請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の放射線分析装置と、
    集塵濾紙に大気中の前記放射性物質を集塵する集塵機構部と、を備え、
    前記放射線分析装置の前記検出部は、集塵された前記集塵濾紙の前記放射性物質から放出される放射線を検出する、
    ダストモニタ装置。

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